Deze robot heeft wel iets weg van een hond en kan badmintonnen

Een potje badminton vergt snel voetenwerk, goede hand-oogcoördinatie en scherp inschatten van de shuttlebeweging. Voor robots is dit een uitdagende combinatie van taken, maar onderzoekers van technische universiteit ETH Zürich in Zwitserland hebben een robot ontwikkeld die een aardig shuttletje mee kan slaan. Ze demonstreren de robotvaardigheden in Science Robotics.

De badmintonrobot heeft iets weg van een hond: hij heeft vier benen die samenkomen in een breed ‘lichaam’. Op de plek waar je een hoofd zou verwachten is een robotarm gemonteerd. Uitgestrekt komt het badmintonracket dat aan het uiteinde vastgemaakt is boven het net uit. De robot maakt enkel gebruik van apparatuur in zijn eigen lijf, er zijn geen externe camera’s of computers die hem seintjes geven.

De uitdaging is om de benen goed te laten samenwerken met de arm, die op het goede moment een snelle en krachtige beweging moet maken om de shuttle het net over te krijgen. De vier benen kunnen los van elkaar bewegen en hebben elk een heupgewricht en kniegewricht. De arm heeft drie scharnieren die op en neer kunnen en om hun as draaien.

Goed zicht is belangrijk om in te kunnen schatten wat de shuttle gaat doen. Mensen hebben een breed gezichtsveld, kunnen snel focussen en beeldverwerking gaat in onze hersenen razendsnel. De afgelopen jaren is robottechniek op dit vlak vooruitgegaan, maar hier is nog veel te winnen, denken de onderzoekers.

Voorspellend model

Meerdere aan elkaar geknoopte algoritmes sturen de bewegingen aan, een voorspellend model voor de shuttlebeweging en zelflerende modellen voor de aansturing van de benen en de arm. Deze algoritmes moeten onderling steeds afwegingen maken: beweegt het hele lijf richting shuttle, of wordt de arm verder uitgestrekt? Een uitgestrekte arm betekent ook iets voor de benen, want de robot moet wel in balans blijven. Om snelheid en samenwerkende beweging van benen en arm te bevorderen hebben de onderzoekers de algoritmes meer geïntegreerd dan eerder gebruikelijk was.

Het is gelukt de robot een rally van 10 slagen te laten spelen met een mens, buiten, met milde wind. Videobeelden die in het lab gemaakt zijn doen wel vermoeden dat een goede amateur de robot eenvoudig verslaat. De robot speelt nog niet met de backhand, dat hopen de onderzoekers hem in de toekomst wel te leren.

De video van de onderzoekers.
Video Yuntao Ma/Robotic Systems Lab/ETH Zurich

Een sportende robot is niet het einddoel maar een uitdaging die robotici zichzelf graag stellen. Ze kunnen hun robots stapsgewijs vaardigheden leren die ook van pas komen als ze ooit in de complexe echte wereld moeten functioneren. Sport is een afgebakende en toch uitdagende versie van die echte wereld.

Eerder is tafeltennis al uitgebreid onderzocht, wat betreft techniek en algoritmes was dus al voorwerk gedaan. Badminton is uitdagender, schrijven de onderzoekers, omdat het speelveld groter is en het meer beweging en samenwerking van het hele lichaam vergt.